WO2024247227A1 - 鞍乗型車両用駆動源 - Google Patents

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直樹 竹内
陽平 田崎
洋介 木村
朋宏 野村
貴之 大西
侑希 西原
京佑 澤田
健 石毛
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    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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    • B62M7/02Motorcycles characterised by position of motor or engine with engine between front and rear wheels
    • B62M7/06Motorcycles characterised by position of motor or engine with engine between front and rear wheels directly under the saddle or seat

Definitions

  • the present invention relates to a drive source for a saddle-type vehicle that is mounted on the saddle-type vehicle and outputs a driving force for traveling.
  • the drive source in Patent Document 1 is installed on the swing arm under the seat of a scooter-type saddle-ride vehicle, minimizing the vehicle's longitudinal dimensions.
  • the motor is placed in front of the swing arm, in a hollow rectangular cross section that extends in the vehicle width direction.
  • the battery and inverter are placed in a storage box mounted above the cross section.
  • a ventilation passage is provided between the rear of the cross section and the storage box and the rear fender.
  • a ventilation fan is provided at the top of the ventilation passage to draw in outside air into the ventilation passage.
  • Heat dissipation fins extending from the rear ends of the battery, inverter, and motor are arranged within this ventilation passage. The drive source is cooled via these heat dissipation fins.
  • the object of the present invention is to provide a drive source for a saddle-type vehicle that can effectively cool an inverter using a simple and inexpensive configuration.
  • the saddle-type vehicle drive source of the present invention is mounted on a saddle-type vehicle and outputs a drive force for propelling the saddle-type vehicle.
  • This saddle-type vehicle drive source includes, in order from the top, a battery, an inverter, and a motor.
  • the battery and the inverter, and the inverter and the motor, respectively, are at least partially overlapped in the vertical direction.
  • the inverter has a protruding portion that protrudes horizontally beyond the motor, at a position where it comes into direct contact with the wind as the vehicle travels. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a drive source for a saddle-type vehicle that can effectively cool the inverter with a simple and inexpensive configuration.
  • FIG. 1 is a front view showing a main part of a saddle-type vehicle including a drive source according to a first embodiment of the present invention
  • 2 is a front view showing a motor and an inverter of the drive source in FIG. 1 as viewed from the front.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 2 .
  • FIG. 11 is a front view showing a motor and an inverter of a drive source according to a second embodiment of the present invention as viewed from the front.
  • Fig. 1 shows the main parts of a saddle-type vehicle equipped with a drive source according to one embodiment of the present invention.
  • this saddle-type vehicle 1 is equipped with a drive source 2 that outputs the drive force for traveling.
  • the drive source 2 comprises, from top to bottom, a battery 3, an inverter 4 that converts DC power from the battery 3 into AC power, and a motor 5 that outputs rotational power using the power from the inverter 4.
  • U, “D”, “F”, and “B” in Fig. 1 indicate that the directions of the corresponding arrows are "up”, “down”, “forward”, and “rear”, respectively. The same is true in Fig. 3.
  • the battery 3, inverter 4, and motor 5 are mounted on the body frame 6 of the saddle-type vehicle 1.
  • the drive source 2 is not held on the swing arm 8 that connects the body frame 6 and the rear wheel 7.
  • the battery 3 and inverter 4 are positioned so that they at least partially overlap in the vertical direction.
  • the inverter 4 and motor 5 are also positioned so that they at least partially overlap in the vertical direction.
  • the inverter 4 has a protruding portion 9 that protrudes further than the motor 5 in the horizontal direction.
  • the protruding portion 9 is disposed in a position that is directly exposed to the wind generated when the saddle-type vehicle 1 is traveling.
  • a portion of the battery 3 is disposed inside the seat 10 of the saddle-type vehicle 1, as shown in FIG. 1.
  • the protrusion 9 may be, for example, a forward protrusion that protrudes forward from the front end of the motor 5, a rearward protrusion that protrudes rearward from the rear end of the motor 5, a rightward protrusion that protrudes rightward from the right end of the motor 5 when viewed from the front, or a leftward protrusion that protrudes leftward from the left end of the motor 5.
  • Figure 1 shows an example of an inverter 4 having a forward protrusion Fp and a rearward protrusion Bp.
  • the protruding portion 9 (conceptually) includes a protruding portion 11 that protrudes horizontally beyond the battery 3.
  • the protruding portion 11 may be a portion that protrudes forward, rearward, rightward, or leftward beyond the battery 3.
  • a protruding portion Hf that protrudes forward beyond the battery 3 is shown.
  • the protruding portion Hf has a forward protruding portion Fp that protrudes forward beyond the front end of the motor 5 described above.
  • the protruding amount of the protruding portion Hf is greater than that of the forward protruding portion Fp.
  • FIG. 2 shows the inverter 4 and motor 5 of the driving source 2 as seen from the front.
  • FIG. 3 shows a cross section taken along line III-III in FIG. 2.
  • the driving source 2 is equipped with an output shaft 12 that outputs the driving force for propelling the saddle-type vehicle 1 as rotational power, and a reducer 13 that reduces the rotational power of the rotating shaft of the motor 5 and transmits it to the output shaft 12.
  • “U”, “D”, “L”, and “R” in FIG. 2 indicate that the directions of the corresponding arrows are “up”, “down”, “left”, and “right”, respectively. The same is true in FIG. 4.
  • the inverter 4 includes a heat generating unit 14 having power transistors, which are heat generating elements such as MOSFETs and IGBTs, that perform switching when converting DC power from the battery 3 into AC power, and a control unit 15 having a microcomputer that controls the switching.
  • the heat generating unit 14 having the heat generating element is provided on the protruding portion 9 of the inverter 4.
  • Figure 2 shows an example in which the heat generating unit 14 is provided on the right protruding portion Rp.
  • the reduction gear 13 includes a pinion gear 16 provided on the rotating shaft of the motor 5, and an output gear 17 fixed to the output shaft 12 and meshing with the pinion gear 16.
  • a sprocket 18 is provided on the end of the output shaft 12.
  • a roller chain 20 is stretched between the sprocket 18 and a sprocket 19 fixed to the rear wheel 7 of the saddle-type vehicle 1.
  • the inverter 4 has a protruding portion 9 that protrudes horizontally beyond the motor 5, at a position where it comes into direct contact with the wind when the vehicle is running. This increases the heat dissipation surface of the inverter 4, allowing the wind to come into direct contact with the heat dissipation surface. Therefore, the inverter 4 can be effectively cooled by a simple, inexpensive configuration that only requires the provision of the protruding portion 9.
  • the protrusion 9 may be a forward protrusion Fp, a rearward protrusion Bp, a rightward protrusion Rp, or a leftward protrusion, and these protrusions can be appropriately selected and set according to the arrangement of other parts of the saddle-type vehicle 1.
  • the protrusion 9 includes a protrusion portion 11 that protrudes horizontally beyond the battery 3, which further increases the area of the heat dissipation surface of the inverter 4 and further improves the cooling effect of the inverter 4.
  • the heating section 14 having a heating element is disposed on the protruding portion 9, the motor 5 and the heating element can be separated. This makes it difficult for the heat from the heating element to be transferred to the motor 5, so the high output of the motor 5 can be maintained without hindrance. In addition, since the heat from the motor 5 is difficult to transfer to the heating element, the function of the inverter 4 can also be maintained well.
  • the entire range occupied by the reduction gear 13 is included within the range Ra occupied by the motor 5, so even if the reduction gear 13 is provided, the dimensions of the drive source 2 including the motor 5 and reduction gear 13 can be prevented from expanding in the fore-and-aft direction.
  • the battery 3, inverter 4, and motor 5 are mounted on the body frame 6 of the saddle-type vehicle 1, the unsprung weight can be reduced compared to a conventional drive source in which the battery 3, inverter 4, and motor 5 are mounted on a swing arm 8 that functions as a suspension. This improves the dynamic performance of the saddle-type vehicle 1.
  • FIG. 4 shows the motor 5 and inverter 4b of the drive source according to the second embodiment of the present invention, viewed from the front.
  • the inverter 4b has fins 21 for heat dissipation provided on the underside of the right protrusion Rp.
  • the fins 21 are provided so that the heat dissipation surface runs along the front-to-rear direction.
  • the fin 21 is provided on the right protruding portion Rp, but if the inverter 4b has the above-mentioned forward protruding portion Fp, rearward protruding portion Bp, or left protruding portion, the fin 21 may be provided on these protruding portions. Also, if the inverter 4b has a protruding portion 11 that protrudes further than the battery 3, the fin 21 may be provided on the protruding portion 11.
  • the inverter 4b has a larger heat dissipation surface area due to the fins 21 provided, compared to the inverter 4 in the first embodiment, so the inverter 4b can be cooled more effectively.
  • Other points in this embodiment are the same as those in the first embodiment.
  • the reduction gear 13 may have an intermediate gear between the pinion gear 16 and the output gear 17.
  • the drive source 2 may be provided on the swing arm 8.
  • the saddle-type vehicle 1 also includes scooter-type vehicles and other motorcycles.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

簡素で廉価な構成によりインバータを効果的に冷却できる鞍乗型車両用駆動源を提供する。鞍乗型車両用駆動源は、鞍乗型車両(1)に搭載され、走行用の駆動力を出力する駆動源(2)である。駆動源(2)は、上から順にバッテリ(3)、インバータ(4)及びモータ(5)を備える。バッテリ(3)とインバータ(4)、及びインバータ(4)とモータ(5)は、それぞれ上下方向において少なくとも一部が重なる。インバータ(4)は、水平方向においてモータ(5)よりも突出する突出部(9)を、走行風が直接触れる位置に備える。

Description

鞍乗型車両用駆動源
 本発明は、鞍乗型車両に搭載されて走行用の駆動力を出力する鞍乗型車両用駆動源に関する。
 従来、鞍乗型車両に搭載されて走行用の駆動力を出力する駆動源として、バッテリ、インバータ、モータを上から順に配置した駆動源が知られている(例えば、特許文献1参照)。
 特許文献1の駆動源は、スクータタイプの鞍乗型車両において、シートの下のスイングアーム上に、車両の前後方向の寸法を抑えて設置される。モータは、スイングアームの前方において、車幅方向に延びた中空直方体状のクロス部内に配置される。バッテリとインバータは、クロス部の上方に搭載された収容ボックス内に配置される。
 クロス部及び収容ボックスの後方とリヤフェンダとの間には、通風路が設けられる。通風路の上部には、通風路内に外気を取り入れるための導風ファンが設けられる。この通風路内にバッテリ、インバータ及びモータの後端部から延びる放熱フィンが配置される。この放熱フィンを介して、駆動源が冷却される。
国際公開第2021/145276号公報
 しかしながら、特許文献1の駆動源によれば、通風路内に走行風が入り難いので、通風路内に外気を取り入れるための導風ファンを設けることが不可欠である。また、駆動源が収容ボックス及びクロス部内に収容されるので、駆動源からの放熱を通風路内に流通する外気で効果的に行うためには、駆動源から通風路内に延びる放熱フィンを設けることも必須である。
 本発明の目的は、かかる従来技術の課題に鑑み、簡素で廉価な構成によりインバータを効果的に冷却できる鞍乗型車両用駆動源を提供することにある。
 本発明の鞍乗型車両用駆動源は、鞍乗型車両に搭載され、該鞍乗型車両を走行させるための駆動力を出力する。この鞍乗型車両用駆動源は、上から順にバッテリ、インバータ及びモータを備える。前記バッテリと前記インバータ、及び前記インバータと前記モータは、それぞれ上下方向において少なくとも一部が重なる。
 前記インバータは、水平方向において前記モータよりも突出する突出部を、走行風が直接触れる位置に備える。したがって、本発明によれば、簡素で廉価な構成により効果的にインバータを冷却することができる鞍乗型車両用駆動源を提供することができる。
本発明の第1実施形態に係る駆動源を備える鞍乗型車両の要部を示す正面図である。 図1の駆動源のモータ及びインバータを前方から見た様子を示す正面図である。 図2のIII-III線断面図である。 本発明の第2実施形態に係る駆動源のモータ及びインバータを前方から見た様子を示す正面図である。
 以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る駆動源を備える鞍乗型車両の要部を示す。図1に示すように、この鞍乗型車両1には、その走行用の駆動力を出力する駆動源2が搭載される。駆動源2は、上から順にバッテリ3と、バッテリ3からの直流電力を交流電力に変換するインバータ4と、インバータ4からの電力により回転動力を出力するモータ5とを備える。なお、図1中の「U」、「D」、「F」、「B」は、対応する矢印の方向が、それぞれ「上方」、「下方」、「前方」、「後方」であることを意味する。図3においても同様である。
 バッテリ3、インバータ4及びモータ5は、鞍乗型車両1の車体フレーム6に搭載される。すなわち、駆動源2は、従来とは異なり、車体フレーム6と後輪7を連結するスイングアーム8上には保持されない。バッテリ3とインバータ4は、上下方向において少なくとも一部が重なるように配置される。インバータ4とモータ5も、上下方向において少なくとも一部が重なるように配置される。
 インバータ4は、水平方向においてモータ5よりも突出する突出部9を備える。突出部9は、鞍乗型車両1が走行する際に生じる走行風が直接触れる位置に配置される。バッテリ3の一部は、図1に示すように、鞍乗型車両1のシート10の内部に配置される。
 突出部9としては、例えば、モータ5の前端よりも前方に突出する前方突出部、モータ5の後端よりも後方に突出する後方突出部、モータ5の右端よりも前方から見て右方に突出する右方突出部、又はモータ5の左端よりも左方に突出する左方突出部を採用することができる。図1では、前方突出部Fp及び後方突出部Bpを有するインバータ4が例示されている。
 突出部9には、バッテリ3よりも水平方向に突出する突出部分11が(概念として)含まれる。突出部分11としては、バッテリ3よりも前方、後方、右方、又は左方にそれぞれ突出する部分があり得る。図1においては、バッテリ3よりも前方に突出する突出部分Hfが示されている。この場合、突出部分Hfは、上述のモータ5の前端よりも前方に突出する前方突出部Fpを有する。すなわち、突出部分Hfの突出量は、前方突出部Fpよりも大きい。
 図2は、駆動源2のインバータ4及びモータ5を前方から見た様子を示す。図3は、図2のIII-III線断面を示す。駆動源2は、図2、図3に示すように、鞍乗型車両1の走行用の駆動力を回転動力として出力する出力軸12と、モータ5の回転軸の回転動力を減速して出力軸12に伝達する減速機13とを備える。なお、図2中の「U」、「D」、「L」、「R」は、対応する矢印の方向が、それぞれ「上方」、「下方」、「左方」、「右方」であることを意味する。図4においても同様である。
 インバータ4は、バッテリ3からの直流電力を交流電力に変換する際のスイッチングを行うMOSFETやIGBTなどの発熱素子であるパワートランジスタを有する発熱部14と、このスイッチングの制御などを行うマイコンなどを有する制御部15とを備える。発熱素子を有する発熱部14は、インバータ4の突出部9に設けられる。図2では、右方突出部Rpに発熱部14が設けられる例が示されている。
 図3に示すように、鞍乗型車両1の前後方向において、モータ5が占める範囲Ra内に減速機13が占める範囲の全てが含まれる。減速機13は、モータ5の回転軸に設けられるピニオンギア16と、出力軸12に固定されてピニオンギア16と噛み合う出力ギア17とを備える。
 出力軸12の端部には、図1に示されるように、スプロケット18が設けられる。スプロケット18と、鞍乗型車両1の後輪7に固定されたスプロケット19との間には、ローラチェーン20が掛け渡される。
 この構成において、鞍乗型車両1の走行時には、駆動源2のモータ5が出力する回転動力が減速機13により減速されて出力軸12に伝達される。この回転動力が、出力軸12のスプロケット18からローラチェーン20及び後輪7のスプロケット19を介して後輪7に伝達され、鞍乗型車両1の走行に供される。
 この間、鞍乗型車両1の走行により、鞍乗型車両1に対する走行風が生じる。この走行風は、駆動源2のインバータ4の突出部9により増大した放熱面に直接的に当たり、インバータ4を効果的に冷却する。特に、突出部9に設けられた発熱部14の熱は、外気により効率よく放散され、発熱部14の過熱が効果的に抑制される。
 以上のように、本実施形態によれば、インバータ4が、水平方向においてモータ5よりも突出する突出部9を、走行風が直接触れる位置に備えるので、インバータ4の放熱面を増大させてその放熱面に走行風を直接触れさせることができる。したがって、突出部9を設けるだけの簡素で廉価な構成により、効果的にインバータ4を冷却することができる。
 また、突出部9として、前方突出部Fp、後方突出部Bp、右方突出部Rp、又は左方突出部を採用し得るので、これらの突出部を、鞍乗型車両1の他の部品の配置に応じて、適宜選択して設定することができる。
 また、突出部9は、バッテリ3よりも水平方向に突出する突出部分11を含むので、インバータ4の放熱面の面積をさらに増大させて、インバータ4の冷却効果をさらに向上させることができる。
 また、発熱素子を有する発熱部14を突出部9に配置したので、モータ5と発熱素子とを離すことができる。これにより、発熱素子の熱がモータ5へ伝わり難くなるので、モータ5の高出力を支障なく維持することができる。また、モータ5の熱が発熱素子に伝わり難いので、インバータ4の機能を良好に保持することもできる。
 また、鞍乗型車両1の前後方向において、モータ5が占める範囲Ra内に減速機13が占める範囲の全てが含まれるので、減速機13を備える場合であっても、モータ5と減速機13とを含む駆動源2の寸法が、該前後方向において拡大するのを阻止することができる。
 また、バッテリ3、インバータ4及びモータ5が、鞍乗型車両1の車体フレーム6に搭載されるので、バッテリ3、インバータ4及びモータ5をサスペンションとして機能するスイングアーム8に搭載していた従来の駆動源に比べて、ばね下重量を低減させることができる。これにより、鞍乗型車両1の運動性能を向上させることができる。
 図4は、本発明の第2実施形態に係る駆動源のモータ5及びインバータ4bを前方から見た様子を示す。このインバータ4bは、右方突出部Rpの下面側に、放熱用のフィン21が設けられる。フィン21は、放熱面が前後方向に沿うように設けられる。
 なお、図4の例では、フィン21は、右方突出部Rpに設けられるが、インバータ4bが、上述の前方突出部Fp、後方突出部Bpや、左方突出部を有する場合には、これらの突出部に設けられてもよい。また、インバータ4bが、バッテリ3よりも突出した突出部分11を有する場合には、突出部分11に設けてもよい。
 本実施形態によれば、インバータ4bは、第1実施形態のインバータ4に比べて、フィン21が設けられる分だけ放熱面の面積積が大きいので、より効果的にインバータ4bを冷却することができる。本実施形態における他の点については、第1実施形態の場合と同様である。
 以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、減速機13は、ピニオンギア16と出力ギア17との間に中間ギアを有するものであってもよい。また、駆動源2は、スイングアーム8上に設けられてもよい。なお、鞍乗型車両1には、スクータタイプのものや、他の自動二輪車も含まれる。
 1…鞍乗型車両、2…駆動源、3…バッテリ、4…インバータ、5…モータ、6…車体フレーム、7…後輪、8…スイングアーム、9…突出部、10…シート、11…突出部分、12…出力軸、13…減速機、14…発熱部、15…制御部、16…ピニオンギア、17…出力ギア、18…スプロケット、19…スプロケット、20…ローラチェーン、21…フィン、Fp…前方突出部、Bp…後方突出部、Rp…右方突出部、Hf…突出部分。

Claims (8)

  1.  鞍乗型車両に搭載され、走行用の駆動力を出力する鞍乗型車両用駆動源であって、
     上から順にバッテリ、インバータ及びモータを備え、
     前記バッテリと前記インバータ、及び前記インバータと前記モータは、それぞれ上下方向において少なくとも一部が重なり、
     前記インバータは、水平方向において前記モータよりも突出する突出部を、走行風が直接触れる位置に備えることを特徴とする鞍乗型車両用駆動源。
  2.  前記突出部は、前記モータの前端よりも前方に突出する前方突出部、又は前記モータの後端よりも後方に突出する後方突出部であることを特徴とする請求項1に記載の鞍乗型車両用駆動源。
  3.  前記突出部は、前記モータの右端よりも右方に突出する右方突出部、又は前記モータの左端よりも左方に突出する左方突出部であることを特徴とする請求項1に記載の鞍乗型車両用駆動源。
  4.  前記突出部は、前記バッテリよりも水平方向に突出する突出部分を含むことを特徴とする請求項1に記載の鞍乗型車両用駆動源。
  5.  前記突出部に前記インバータの発熱素子を配置することを特徴とする請求項1に記載の鞍乗型車両用駆動源。
  6.  前記突出部に放熱用のフィンを設けることを特徴とする請求項1に記載の鞍乗型車両用駆動源。
  7.  前記鞍乗型車両を走行させるための回転動力を出力する出力軸と、前記モータの回転軸の回転動力を減速して前記出力軸に伝達する減速機とを備え、該鞍乗型車両の前後方向において、該モータが占める範囲内に該減速機が占める範囲の全てが含まれることを特徴とする請求項1に記載の鞍乗型車両用駆動源。
  8.  前記バッテリ、前記インバータ及び前記モータが、前記鞍乗型車両の車体フレームに搭載されることを特徴とする請求項1に記載の鞍乗型車両用駆動源。
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